第九章燃气的压力调节及计量.

2．调压器自调系统 1) 基本概念： 被调参数 ( 出口压力 ) ：调节 对象的输出信号 干挠作用(入口压力和用气量 的变化)：调节对象的输入信 号 调节参数(流量) 2) 自调系统方块图(见图9-2) 3) 分类 定值调节系统：给定值不变 随动调节系统：给定值随另 一变化函数而变化 系统调节系统：给定值按一 定的时间程序变化
三、传动装置
1．薄膜的有效系数与挠度的关系 见图9-8
挠度为0：C = 1，移动力全




传给薄膜中心，不传给固定 端。 挠度为1/2：C = 1/3， 移 动力的 1/3 传给薄膜中心， 2/3传给固定端。 挠度为1：C =0，移动力不 传给薄膜中心，全传给固定 端。 带硬质圆盘的薄膜其有效系 数与挠度的关系见图 9-9 ， 传动特性有所改变。 注意：挠度须在0-0.5间， 以保证有效系数在1-2/3间。
第二节 调压器的调节机构及传动装置
一、调节机构及其计算 (一)、调节机构 (阀门) 1．阀门的种类（如图9-5） 单座阀 ( 用户调压器和专用调压器采用 ) ：能可靠地切 断燃气，但是阀门两面受力不平衡，故调压器入口压 力对出口压力影响较大。 双座阀(区域调压器采用)：阀门两面受力基本平衡， 故调压器入口压力对出口压力影响不大。但是阀门不 能关闭严密，不能可靠地切断燃气。
三、影响过渡过程动特性的因素
1.
2.
3.
4.
调节对象的自行调整特性：在平衡条件破坏后，系 统不依靠调压器，而在新的调节参数上达到稳定的 能力。燃气管道是能够进行自行调整的，因此有利 于调节过程的稳定。 调节对象的容积系数：等于燃气管道中增加单位压 力所需的燃气量。容积系数越小、干扰的变化越剧 烈时，进行调节就越困难，也越不易稳定。 各种惯性产生的滞后：对调节的稳定性影响很大， 特别是测量滞后和传送滞后影响更大，甚至使调节 机构的动作方向与需要的方向相反，导致调节过程 恶化并增大被调参数的变化范围。 干挠的特性：是影响动特性的外因，当干扰是均匀 而平稳时，能使调节过程平稳进行，容易达到稳定。
P1 P 0T1 Z1
Q 5260 C ：
P1P 0T1 Z1
2.
用调节阀后的绝对压力P2代替调节阀前的绝对压力P1， (9-17)可变为(9-22)
Q 5260 C / P2 P 0T1 Z1
3.
调压器实际状态下的参数用实验参数进行换算 (假 设ε′、C、T1、Z1为常数) 亚临界状态 临界状态
第九章 燃气的压力调节及计量
第一节 燃气压力调节过程
一、调压器的工作原理 作用：降压并稳定在给定的出口 压力。 1．调压器工作原理 （见图9-1 ） 调节阀门的平衡条件： N=Wg (N 是气体作用于薄膜上的力 N=cFP Wg是重块重量) 当出口压力降低 ( 由入口压力降 低或出口用气量增加引起 )，N＜ Wg，薄膜下降，阀门开大，燃气 流量增加，使出口压力升高； 当出口压力升高(由入口压力增 加或出口用气量减少引起)，N＞ Wg，薄膜上升，阀门关小，燃气 流量减少，使出口压力下降；
Q0 Q
/ 0 / P2 P 0 0 P2/ P /
Q0 0.5Q P
/ 0 1
0 P2/ P /
0/
4. Leabharlann Baidu.
调压器的计算流量(额定流量)与最大流量关系
max Q0 (1.15 ~ 1.2)Qp
调压器的计算流量，应按所承担的管网计算流量的 1.2倍进行计算；调压器的压力降，应根据调压器前 后的燃气管道的压力确定。
二、压力自动调节系统的过渡过程

1.



系统处于静止状态时，称为静 态；系统受到干挠后，各个参 数都会发生改变，这种变动状 态称为动态；自调系统在动态 阶段，随时间变化的过程称为 过渡过程。 过渡过程的基本形式 发散振荡过程：被调参数偏离 给定值越来越大，在自调系统 中应该避免。 等幅振荡过程：被调参数偏离 给定值呈周期变化，某些双位 调节系统可用。 衰减振荡过程：被调参数经过 振荡后，接近给定值平衡状态， 燃气压力调节系统可用。 非振荡过渡过程 ( 单调过程 ) ： 被调参数不经过振荡，逐渐接 近于给定值。
物理模型：近似孔口出流 考虑压缩因子，并按绝热压缩过程计算得下式：
Q 1.46 106 C
Q0 WF0
2 0
若不采用国际单位，上式可变为 式中： ε是考虑燃气密度变化的膨胀系数： (a.) 理论值 (9-16) (b). 经验值 图9-7 C是流通能力系数，可查表9-1 临界状态下的流量 εc 对于空气用(9-18)计算 对于其他 气体可乘一校正系数
2. 阀 门 流 量 特性曲线：表

示 阀 门 的 流量与开启程 度的关系。 前提：以燃气在调压器 中的压力降为定值作出。 有直线、抛物线、对数 曲线三种。
(二)、调节机构计算
1.
不可压缩流体：压降较小( P / P1 0.08 )，忽略燃气密 度的变化 W2 F 2P ∵ ∴ p Q Q WF 2 若不采用国际单位，上式可变为：
Q 509 F P


509
F0
P
0

(对应于阀口面积的阻力系数ζ0与对应于连接管流通 面积的阻力系数ζ成正比) 流通能力系数C： C是ρ=1000kg/m3，压降为0.098lMPa时，流经调节阀 的小时流量。
QC 5.04F0
0
2.
1.
可压缩流体：压降较大( P / P1 0.08)，不能 忽略燃气密度的变化
2．指标 衰减比：表示衰减程度的指 标，为前后两峰值之比。 余差：表示静特性的指标 为过渡过程终了时的残余偏 差。 最大偏差：表示系统偏离给 定值的程度，为被调参数与 给定值的最大差值。 过渡时间：表示被调参数达 到稳定状态的快慢程度 ,为干 挠发生到建立平衡的时间。 振荡周期或频率：也表示被 调参数达到稳定状态的快慢 程度，周期为两波峰之间的 时间，频率是周期的倒数。
2．薄膜的特性
膜片
一般做成平面形、碟形及波纹形， 如图9-10所示。平面形膜片制造 方便；但灵敏度差，行程小，有 效面积变化大，多用于小型调压 器。碟形及波纹形膜片制造较复 杂，灵敏度高。当行程H≤20mm， 直径D ≤ 250mm，厚度≤ l。时， 以途择碟形膜片为宜。当膜片行 程H＞20mm，直径D＞250mm，厚 度＞lmm时，以选择波纹膜片为 宜。 膜片的结构 分为不带骨架及带骨架两种。前 者制造简羊、弹性好、强度低； 后者制造较复杂、强度高。带骨 架的膜片结构如图9-11所示。